


高中1 实验:探究小车速度随时间变化的规律复习练习题
展开知识点1实验原理和操作
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法正确的是( )
A.小车在槽码的牵引下运动时,只需打一条纸带,然后进行数据处理
B.为使测量更为严谨,应把打下的第一个点作为第一个测量点
C.为了便于测量,应舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点
D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
2.[2023·浙江丽水四校高一联考]在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,
(1)从下列给出的器材中选出实验中所需的,并将它们填在横线上(填编号):
A.电磁打点计时器 B.天平
C.低压交流电源 D.低压直流电源
E.细绳和纸带 F.钩码和小车
G.停表 H.一端有滑轮的长木板
I.刻度尺
选出的器材有________;
(2)某同学按照以下步骤进行操作:
A.换上纸带重复做三次,选择一条较为理想的纸带;
B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,接上电源;
C.把小车停在靠近打点计时器的地方,先放开小车,再接通电源;
D.断开电源,取下纸带;
E.把一条细绳拴在小车前端,绳跨过滑轮挂上钩码;
F.把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器.
以上步骤有错误的是________,错误步骤修改正确后,合理的顺序是________(填步骤前的字母).
知识点2数据处理和分析
3.在实验中,利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后,以速度v为纵轴,以时间t为横轴建立直角坐标系.某次实验中某同学描出的点如图所示.在直角坐标系上一共描出了10个点.
下列思考有道理的是( )
①这10个点无论如何也不在一条直线上,因此小车运动的vt图线不可能为一条直线,而应为一条光滑的曲线
②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上,但它们在一条直线附近,只有F和B两点离这条直线太远
③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I),有6个点不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车运动的规律
④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的,而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的
A.①③ B.②④
C.①② D.③④
4.某学习小组利用如图甲装置研究小车运动的规律.
(1)实验时打点计时器接到频率为50 Hz的交变电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出).x1=4.09 cm,x2=4.91 cm,x3=5.69 cm,x4=6.47 cm,x5=7.28 cm,x6=
8.14 cm.根据测量数据,分别计算了打点计时器在打B、C、D、E、F点时小车的速度,请将你计算所得的打C点时的速度填入表格.
(2)根据(1)中表格数据,以打A点时为计时起点,在右图所示的坐标纸中画出小车运动的vt图像.
(3)根据图像得出打A点时小车的速度为________m/s.
(4)根据图像求得小车运动的加速度a=________m/s2(结果保留一位有效数字).
促思提能训练
1.在用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下述测量各相邻两计数点间距离的方法正确的是( )
A.当某两个计数点间的距离较大时,可以用短尺进行分段测量
B.当相邻两个计数点间的距离都较小时,才可以用短尺一次测完
C.测量各相邻计数点间的距离,应该用最小刻度为毫米的长尺的零刻度对准计时起点,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得到各相邻计数点间距离的数值
D.分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离,这样便于记录
2.在研究小车运动情况的实验中,已计算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表:
为了计算加速度,下列方法合理的是( )
A.根据任意两计数点的速度用公式a= eq \f(Δv,Δt)计算出加速度
B.根据实验数据画出vt图像,量出其倾角,由公式a=tan α求出加速度
C.根据实验数据画出vt图像,由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a= eq \f(Δv,Δt)计算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度
3.小明同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验.
(1)释放小车时,实验装置如图甲所示,该装置或操作中的错误是________.
A.电磁打点计时器接在直流电源上了
B.小车质量没有远大于槽码质量
C.小车离打点计时器过远
(2)如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分,A、B、C、D为其中连续打出的四个点(已知打点计时器打点时间间隔T=0.02 s).由于操作不慎,C点模糊了,小明仍用此纸带来研究.从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为________cm,在打下C点时小车的速度最接近于________m/s(结果保留三位有效数字).
4.如图所示是在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中得到的一条纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后依次标为0,1,2,3,4,5,6,…,现测得0、1间的距离x1=5.18 cm,1、2间的距离x2=4.40 cm,2、3间的距离x3=3.62 cm,3、4间的距离x4=2.78 cm,4、5间的距离x5=2.00 cm,5、6间的距离x6=1.22 cm.(交流电源频率为50 Hz)
(1)根据上面的记录,计算打点计时器在打1,2,3,4,5点时的速度并填在下表中:
(2)根据(1)中表格数据,在图中画出小车的速度—时间图像,并说明小车速度变化特点.
5.[2023·黑龙江省七台河市检测]用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器的工作频率为50 Hz,如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出.
(1)根据运动学有关公式可求得vB=16.50 cm/s,vC=________ cm/s,vD=26.30 cm/s.
(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的vt图线(以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a=________ m/s2.(结果保留2位有效数字)
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是______ cm/s,此速度的物理意义是________________________________________________________________________.
6.[2023·湖北省武汉市高一检测]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点(每相邻两个计数点间还有4个点没有画出),电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源.他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表:
(1)设电火花计时器的打点周期为T,计算vF的公式为vF=________.
(2)根据表中的数据,以A点对应的时刻为t=0,在图乙所示坐标系中合理地选择标度,作出vt图像.
(3)利用该图像求得小车的加速度a=________ m/s2.(结果保留2位有效数字)
(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
7.[2023·江苏省盐城市测试]一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置进行编号.如图甲所示,1位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同,小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0,v2=0.06 m/s,v3=________ m/s,v4=0.18 m/s,v5=________ m/s.在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹);根据图像可求出加速度a=________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
1.实验:探究小车速度随时间变化的规律
知识点分组练
1.答案:C
解析:小车在槽码的牵引下运动时,需打出多条纸带,多次测量,然后进行数据处理,减小误差,故A错误;纸带上开始时打的点比较密集,点距过小,测量误差较大,故应舍去,找一个适当的点作为计时起点,故B错误,C正确;选取计数点,可增加测量距离,减小测量过程所产生的误差,两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1s,故D错误.
2.答案:(1)ACEFHI (2)C BFECDA或BEFCDA
解析:(1)在本实验中,不需要测量小车或钩码的质量,因此不需要天平,打点计时器使用的是交流电源,因此不需要直流电源,同时打点计时器记录了小车运动时间,因此不需要停表.测量点迹间的距离需要刻度尺,所以需要的器材是ACEFHI.
(2)步骤有错误的是C,应先接通电源,再释放小车.根据先组装器材再进行实验最后进行数据处理的顺序可知,操作步骤顺序为BFECDA(BEFCDA也正确).
3.答案:B
解析:由于实验存在误差或错误,所以这10个点中有8个点不可能完全在一条直线上,但紧挨在一条直线附近,只有F和B两个点离这条直线远,用倾斜直线进行连接,这条直线通过大部分的点,不在直线上的点两侧分布均匀,此条直线可表示小车运动的规律,①③错误,②正确;在直线通过大多数的点,与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的,而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的,④正确.故选B.
4.
答案:(1)0.53 (2)如图所示 (3)0.37 (4)0.8
解析:(1)每相邻计数点之间有4个点未画出,故相邻计数点之间的时间间隔T=0.1s,由vC=eq \f(x2+x3,2T)得vC=eq \f((4.91+5.69)×10-2m,2×0.1s)=0.53m/s.
(2)描点作图如图所示.
(3)由图可得vA=0.37m/s.
(4)由vt图线斜率可得a=0.8m/s2.
促思提能训练
1.答案:C
解析:无论两个计数点间的距离是大还是小,采用C项中的方法都可减少误差,C正确.
2.答案:C
解析:选项A中的方法偶然误差较大,选项A错误;选项D中的方法实际上也仅由始末两时刻速度决定,偶然误差也比较大,选项D错误;只有利用实验数据画出对应的vt图像,才可充分利用各次测量数据,减少偶然误差,由于在物理图像中,两坐标轴的分度值往往是不相等的,根据同一组数据,可以画出倾角不同的许多图像,选项B错误;正确的方法是根据表中数据画出vt图像,根据图像找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式a=eq \f(Δv,Δt)算出加速度,选项C正确.
3.答案:(1)AC (2)2.95 1.40
解析:(1)电磁打点计时器应接在交流电源上;不需小车质量远大于槽码质量;小车离打点计时器过远,故选A、C.
(2)A点在刻度尺上位置的读数为2.95cm;打点计时器打点时间间隔T=0.02s,在打下C点时小车的速度
vC=eq \f(xD-xB,2T)=eq \f((9.60-4.00)×10-2m,2×0.02s)=1.40m/s.
4.答案:(1)1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (2)见解析
解析:(1)由题意可知各计数点间的时间间隔T=0.04s,某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示.由v=eq \f(x,t)得打1点时的速度v1=eq \f(x1+x2,2T)=1.20m/s;打2点时的速度v2=eq \f(x2+x3,2T)=1.00m/s;打3点时的速度v3=eq \f(x3+x4,2T)=0.80m/s;打4点时的速度v4=eq \f(x4+x5,2T)=0.60m/s;打5点时的速度v5=eq \f(x5+x6,2T)=0.40m/s.
将数值填入表格如下:
(2)描点并连线得小车的速度—时间图像,如图所示.由图像可知,小车速度均匀减小.
5.答案:(1)21.40 (2)图像见解析 0.49 (3)11.60 开始计时时小车的速度(即表示小车在A点的瞬时速度)
解析:(1)电磁打点计时器频率是50Hz时,它们每隔0.02s打一次点,根据题意可知:每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,因此计数点之间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s.
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,因此有vC=eq \f(xBD,tBD)=eq \f(1.90+2.38,2×0.1)cm/s=21.4cm/s.
(2)描点作图,用平滑曲线连接,如图所示
速度图像中斜率即加速度,所以a=k=eq \f(Δv,Δt)=eq \f(0.360-0.163,0.5-0.1)m/s2=0.49m/s2.
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是11.60cm/s,此速度的物理意义是:开始计时时小车的速度(即表示小车在A点的瞬时速度).
6.答案:(1)eq \f(d6-d4,10T) (2)图像见解析 (3)0.40 (4)不变 偏小
解析:(1)电火花计时器接220V、50Hz交变电源.则有打点周期T=0.02s,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,则相邻两计数点的时间间隔为5T,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可得打F点时的速度公式为vF=eq \f(d6-d4,2×5T)=eq \f(d6-d4,10T).
(2)由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图,如图所示.
(3)由vt图像的斜率表示加速度,可得小车的加速度a=eq \f(Δv,Δt)=eq \f(0.301-0.1,5×5×0.02)m/s2=0.40m/s2.
(4)虽然电网中交变电流的电压变成210V,可交流电的频率没变,打点周期不变,则不会影响加速度的测量值,因此加速度的测量值与实际值相比不变.电网中交变电流的频率是f=51Hz时,由T=eq \f(1,f)=eq \f(1,51)s<0.02s,可知打点周期变小,测量时仍按T=0.02s计算,则测量值与实际值相比偏小.
7.答案:0.12 0.24 图像见解析 0.12
解析:由题图知v2=eq \f(x1+x2,2T)=eq \f(0.06m,2T)=0.06m/s,得T=0.5s,则v3=eq \f(x2+x3,2T)=eq \f(0.12m,1s)=0.12m/s,v5=eq \f(x4+x5,2T)=eq \f(0.24m,1s)=0.24m/s,根据各点的瞬时速度,作出vt图像如图所示.vt图像的斜率表示加速度,则加速度a=k=eq \f(Δv,Δt)=0.12m/s2.
位置
B
C
D
E
F
v/(m·s-1)
0.45
____
0.61
0.69
0.77
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应
的时刻/s
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的
速度/(cm/s)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
位置
1
2
3
4
5
v/(m·s-1)
对应点
B
C
D
E
F
速度(m/s)
0.141
0.185
0.220
0.254
0.301
位置
1
2
3
4
5
v/(m·s-1)
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
人教版 (2019)必修 第一册1 实验:探究小车速度随时间变化的规律达标测试: 这是一份人教版 (2019)必修 第一册1 实验:探究小车速度随时间变化的规律达标测试,共6页。
人教版 (2019)1 实验:探究小车速度随时间变化的规律课后测评: 这是一份人教版 (2019)1 实验:探究小车速度随时间变化的规律课后测评,共13页。试卷主要包含了实验思路,进行实验,数据记录,数据分析,注意事项,误差分析等内容,欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究综合与测试达标测试: 这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究综合与测试达标测试,文件包含专题提升2运动图像的理解与应用docx、4自由落体运动docx、1实验探究小车速度随时间变化的规律docx、3匀变速直线运动的位移与时间的关系docx、专题提升1匀变速直线运动规律的推论及应用docx、2匀变速直线运动的速度与时间的关系docx等6份试卷配套教学资源,其中试卷共62页, 欢迎下载使用。